dna生物芯片研究进展

《dna生物芯片研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、DNA生物芯片研究进展生物科学正迅速地演变为一门信息科学。最明显的例子就是Fl前正在进行的人类基因组计划(〜GP,humangenomeproject),他最终要搞清人类全部基因组的30亿左右碱基对的序列。除此Z外，还有其它生物尤其是模式生物(modelorganism)已经或正在被大规模测序解密，如大肠杆菌、啤酒酵母、美丽隐杆线虫以及中国和日本科学家公关的水稻基因组计划。随着DNA测序技术的发展和几种同时监测大量基因表达的新技术出现，人类基因组DNA序列分析可能很快完成，并市此产生了生物信息学。基因组的碱基序列仅仅代表了生物信息复杂性的一个层次，而其屮包含的时空表达信息则代表

2、更高的层次［1要揭示所有基因转录表达层次上的信息，就必须有能高效且能同时测定基因组成千上万个基因活动的新方法。DNA芯片技术应运而生，该技术突出的特点就在于它能高度并行性、多样性、微型性和自动化进行DNA分析。DNA芯片技术已被公认将会给下个世纪的生物科学带來一场革命。并己为各国学术界和工业界所瞩目。IDNA芯片的一般概念DNA芯片(DNAchip)又被称为生物芯片(biologicalchip)、DNA阵列(DNAarray)或寡核昔酸微芯片(oligonuleotidemicrochip)等。这项技术是由美国旧金山以南的Santaclara的一个新兴生物公司Affymetr

3、ix首先发展起来的［2S.P.AForder(现为Affymetrix公司总裁)及其同事于90年代初发明了一种利用光刻技术在固相支持物上光导合成多肽的方法［3］,并在此基础上于1993年设计了一种寡核昔酸生物芯片［4］,直至1996年制造出世界上第一块商业化的DNA芯片［2在此期间国际上掀起了一片DNA芯片设计的热潮，出现了多种类型的DNA芯片技术［5］。DNA芯片在产生的短短几年时间内技术不断，现己经显现出在基因诊断、基因表达分析和新基因的发现、蛋白组学方面的应用、基因组文库作图等生物医学领域中的应用价值［6!9］。DNA芯片制造技术充分结合并灵活运用了寡核苜酸合成，固相合成

4、，PCR技术，探针标记，分子杂交，大规模集成电路制造技术，荧光显微探测，生物传感器及计算机控制和图象处理等多种技术，充分体现了生物技术与其他学科相结合的巨大潜力。随着DNA芯片制造技术的蓬勃发展，与之相结合的杂交信号检测方法也迅速发展起来并有利地推动了DNA芯片的完善和实际应用。DNA芯片就是将无数预先设计好的寡核昔酸或cDNA在芯片上做成点阵，与样品中同源核酸分子杂交。2DNA芯片的制造技术目前大致有3种制造技术，其背后各有相应的生物技术公司支撑［5］。2.1照相平板印刷术(Photolithography)也称光刻制版技术。rflFordor在Affymetric公司发展起

5、来。该技术结合了半导体行业的照相平板技术和DNA原位化学合成技术。在一块玻璃片上无光罩遮蔽区的光敏基团被外源光线选择性地激活，用另一个有光敏基团修饰的脱氧核甘酸取代，Z后用光罩保护新的确定区域，再进行上述过程，如此循环保护和偶联的过程最终在玻璃片上的不同点合成特征性的寡核昔酸。其主要特征是：”可在芯片上已知序列原位合成，省去了麻烦的样品处理过程；#使用合成试剂将芯片与芯片之间的差异减小到最小；$能得到高密度的阵列。所不足的是，光罩非常昂贵且设计和制造非常费时。目前，Affymetric公司能在1.6cm2内集成4()万个位点的寡核昔酸点阵，每一个点可包括1000万条3/端固定的

6、探针。如果将来能发展起抗酸技术，避免使用光罩，这种方法非常有竞争力。2.2机械打点法(Mechanicalmicrospotting)生化样品通过虹吸作用载入加样针器，然后通过直接物理接触传送至芯片底部的固相表面。每一轮点击完成后，加样针被彻底冲洗以免交叉感染，然后再载入新的样品开始新一轮打点过程。全部操作由自动控制的机器人系统和多道打印头來完成。该技术首先由Schen、Shalon和Brown在1995年发展起来，Synteni公司完成商品化。主要优点是：保持样品原型，操作迅速，成本低廉，用途广泛。缺点是样品必须预先合成，需要一系列纯化及储存等后续过程;密度达不到类似照相平板

7、印刷术的水平，现在可作到10000点cDNA/3.6cm2。不过经过改进的话，最终可在6.5cm2的范围内容纳100000个核酸位点，从而为从事基础研究的实验室广泛采用。2.3喷墨法(Inkjets)生化样品加载入袖珍喷嘴(有压电感应装置)，在电流控制下喷嘴的有序开放和关闭使得精确量的样品液体喷射在预设的底物位点表面(固定是一个琥珀酰酯代反应过程)。Z后与机械打点法类似，喷嘴得到清洗后再加样，如此循环，喷出一系列的阵列来。优点：这种方法允许几乎用任何感兴趣的样品做生物芯片，包括CDNA、基因